浅谈可变气门技术在汽车上的应用

浅谈可变气门技术在汽车上的应用内容摘要：

气门行程设计是根据发动机的需求设定，赛车发动机采用长行程设计，以获得高转速是强大的功率输出，但在低转速的时候会工作不稳定；普通民用车则采用兼顾高低转速的气门行程设计，但会在高低转速区域损失动力。 采用可变行程技术的发动机，气门行程能随发动机转速的改变而改变。 在高转速时，采用长行程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅，在低速时，采用短行程，能产生更大的进气负压及更多的涡流，让空气和燃油充分混合，因而提高低转速时的扭力输出。 这种机构1992年首次在本田的 VTEC发动机上实现。 本章小结： 可变配气技术，从大类上分，包括可变气门正时和可变气门行程两大类，有些发动机只匹配可变气门正时，如丰田的 vvti发动机；有些发动机只匹配了可变气门行程，如本田的VTEC；有些发动机既匹配的可变气门 正时又匹配的可变气门行程，如丰田的 VVTLi、本田的iVTEC。 5 第三章 实例分析 宝马公司 VCC系统。 宝马公司 VCC（可变凸轮轴控制）体统可根据发动机运行工况的变化，在一定范围（ 0～9。 7mm）内对气门升程进行连续控制。 宝马公司 VCC 装置的组成如下图所示。 该装置主要是在传统配气机搆的基础上，增加了齿扇和中置摇臂，齿扇由 ECU 控制的步进电动机驱动，步进电动机的轴上由螺杆与齿扇啮合；中置摇臂可以齿扇上的中置摇臂轴为支点摆动，凸轮通过中置摇臂驱动气门摇臂，在驱动气门工作。 发动 机工作时， ECU 根据发动机的运行工况确定最佳的气门升程，并通过步进电动机驱动齿扇绕其偏心轴转动，使中置摇臂的摆动支点（即中置摇臂轴）与驱动凸轮的相对位置也随之变化。 优势： 与缸内直喷，涡轮增压技术的搭配默契，性能出色，现已经全线装备在宝马旗下车型上，是目前使用范围最广的全气门控制系统。 不足： 由于机构中弹性受到极限转速的限制，无法使用在高转速发动机上。 本田公司 VTEC 系统。 本田公司 VTEC（可变配气正时及气门升程电子控制机搆）可根据发动机运行工况的变化，通过变换驱动进气门工作的凸轮，来实 现对进气相位及进气门升程的控制，并完成单进气门工作和双进气门工作的切换。 6 本田公司 VTEC 的组成如下图所示，同一缸的两个进气门有主、次之分，即主进气门和次进气门。 每个进气门通过单独的摇臂驱动，驱动主进气门的摇臂称为主摇臂，驱动次进气门的摇臂称为次摇臂，在主摇臂、次摇臂之间装有一个中间摇臂，中间摇臂不与任何气门直接接触，三个摇臂并列在一起组成进气摇臂总成。 凸轮轴上相应有三个不同的凸轮分别驱动主摇臂、中间摇臂和次摇臂，凸轮轴上的凸轮也相应分为主凸轮、中间凸轮和次凸轮；在凸轮形状设计上，中间凸轮的升程最大，次 凸轮的升程最小，主凸轮的形状适合发动机低速时主进气门单独工作时的配气相位要求，中间凸轮的形状适合发动机高速时主、次双进气门工作时的配气相位要求。 正时片是在正时活塞处于初始位置和工作位置时，靠复位弹簧使其插入正时活塞相应的槽中，使正时活塞定位。 本田公司 VTEC 的工作原理如下图所示，驱动两个进气门的三个摇臂内有油缸孔，油缸孔中装有靠液压控制的正时活塞、同步活塞、阻挡活塞及弹簧。 正时活塞一端的油缸孔通过摇臂轴内腔与发动机的润滑油道连通， ECU 通过电磁阀控制油道的通、断。 发动机低速小负荷运转时， VTEC 电磁阀 不通电而关闭油道，机油压力不能作用在正时活塞上，在次摇臂油缸孔内的弹簧和阻挡活塞作用下，正时活塞和同步活塞 A 回到主摇臂油缸孔内，与中间摇臂等宽的同步活塞 B 停留在中间摇臂的油缸孔内，三个摇臂彼此独立。 此时，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆，次凸轮通过次摇臂驱动次进气门微量开啓，配气机搆处于单进、双排气门工作状态；次进气门微量开啓的主要目的是防止次进气门附近积聚燃烧。 发动机高速大负荷运转时， ECU 接通 VTEC 电磁阀电路，使电磁阀开啓，来自润滑油道的机油压力作用在正时活塞一侧，由正时活塞推动 两同步活塞移动，两同步活塞分别 7 将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂，此时，由于中间凸轮升程最大，组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作，进气门的配气相位和升程与发动机低速时相比，其升程、提前开啓。